JPS6233321A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［利用分野］ 本発明は、パーマロイ薄膜を軟磁性層とすると共に膜面
に垂直方向の磁化容易軸を有する垂直磁化層を磁気記録
層とした垂直磁気記録媒体の改良に関する。

［従来技術］ 上述の軟磁性層と垂直磁化層とからなる二層１１ｊＪの
磁気記録媒体は、垂直磁気記録方式において単極型ヘッ
ドによって効率良く記録できるｆ！直電磁気記録媒体し
て特公昭５８−９１月公報、特公昭５８−１０７６４公
報等に提案されている。この提案された二層膜構成の垂
直磁気記録媒体（以下パ二層肱媒体″という）は、具体
的にはＲＦ２極スパッタ法で作成され１．軟磁性層をパ
ーマロイで垂直磁化層を　Ｇｏ　　（コバルト）−Ｃｒ
（クロム）合金膜で構成したものであり、高い記録感度
と人なる再生出力を得られる優れたものであるが、記録
感度面。

再生出力面等でより一層の改善が望まれている。

［発明の目的１ 本発明は上述の二層膜媒体の特性が軟磁性層ｆなわらＮ
ｉ　　にッケル）、Ｆｅ（鉄）を主成分とするパーマロ
イ薄膜の特性に左右されることに着目しなされたもので
、異方性が小さくて出力が大きい垂直磁気記録媒体を目
的としたものである。

［発明の構成１作用効果］ 上述の目的は、以下の本発明により達成される。

ずなわら本発明は、非磁性の基板上にパーマロイ薄膜か
らなる軟磁性層と膜面に垂直方向の磁化容易軸を有する
磁気記録層を右ツる垂直磁気記録媒体にｄ３いて、前記
軟磁性層のパーマロイ薄膜が、保磁力の低い低保磁力層
と面内磁気異方性の小さい低異方性層との積層膜である
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体である。

上述の本発明は、以下のようにしてなされたも゛のであ
る。二層膜媒体の軟磁性層の保磁力は小さい程記録感度
等の面で有利と云われている。そこで２０ｅ　　（エル
ステッド）以下の小さな保磁力のパーマロイ薄膜を軟磁
性層とした磁気記録媒体でディスクを作成し評価したと
ころ、その再生出力のエンベロープが変化して、安定な
再生という点からは、結局その最低点に制約され、再生
出力はあまり向上しない問題に遭遇し、種々検討の結果
、その原因が軟磁性層を構成するパーマロイ薄膜の面内
磁気異方性にあることを見出し、なされたものである。

すなわち、パーマロイ１ｔｌｉ２を軟磁性層とした上述
の磁気記録媒体は、パーマロイ薄膜の磁化困難軸の方向
に走行させて記録・再生した時の方が磁化容易軸の方向
の時に比べて、再生出力が大きく、特に高密度記録の高
周波領域で良好な特性を示す。

すなわち、面内の再生出力を一様にするためには、軟磁
性層全体としての面内磁気異方性を減少させ、再生出力
の最低点を上界させエンベロープを面内で一様とするこ
とが必要である。その結果記録密度が高く、記録再生特
性が面内で一様なディスク方式に適した磁気記録媒体が
得られる。

なお、面内磁気異方性とは膜面に平行な面内での磁気異
方性のことである。

しかしながら、面内の磁気異方性を一様にすることは通
常の方法では困難であり、とくに基板を一方向に移送し
て軟磁性層を形成するような場合には異方性が大ぎく発
現するのが普通であった。

本発明者らは以上の知見にもとづき鋭意ω（究した結果
、前記パーマロイ簿膜の形成を酸素を合む雰囲気中で行
えば、磁気異方性が一様になることを見出した。

かかるＭ素雰囲気中の形成したパーマ０イアＩ９膜にお
いでは異方性が大［１］に改善され、したがって磁気特
性が面内で一様な優れた軟磁性層が得られるが、その保
磁力は無酸素雰囲気の場合に比べて大きくなるのが普通
である。

従って、かかる方法で形成したパーマロイ薄膜は軟磁性
層とした垂直磁気記録媒体は、モジュレーションは良い
が再生出力はまだ十分なものでなく、モジュレーション
が小ざく、再生出力がさらに大ぎい媒体が望まれていた
。かかる目的を達成するためには保磁力が小さくかつ異
方性も小さいという一般的には相矛盾する性質を有する
パーマロイ薄膜が必要である。本発明者らはかかる問題
点を解決するために鋭意ｒｔｌｌ究した結果、パーマロ
イ薄膜を保磁力の小さい低保磁力層と面内磁気異方性の
小さい低異方性層とからなる積層膜とすることにより低
保磁力でかつ異方性が小さいパーマロイ薄膜が広範囲に
得られることを見出し本発明に想到した。

上述の点から本発明の垂直磁気記録媒体は、その軟磁性
層が、上述の低保磁力層と低異方性層とが積層された積
層構造のパーマロイ（Ｍｏ（Ｔ：リブデン）、ＣＬｌ（
銅）等の第３成分を含／Ｖで良い）薄膜であるので、保
磁力の及び面内磁気異方性が実用上十分小さいｖＡ域で
広範囲に選定でき、ディスクの場合にシステムに適応し
た種々のレベルのモジューレーションが小さく、再生出
力が比較的大きい媒体を提供できるという大きな効果を
奏する。なお、パーマロイ７７ｇ膜の透磁率についても
システムに適応して選定されるが、記録感度・再生出力
面からは透磁率の大きいものが好まし゛く用いられる。

なお、本発明において、再生出力レベルの低下も少なく
、且つディスクとした場合のモジュレーションも実用上
必要と云われる５％以下を満足覆るという実用面から、
パーマロイ薄膜は全体としてその面内保磁力が１．０〜
１２．０Ｑ　ｅ　　（エルステッド）の範囲であるもの
が好ましい。この範囲では異方性比が０．９０〜１，１
０の範囲にあり、等方性が良い。ここで異方性比とは磁
化容易軸方向の面内保磁力ＨＣＥを磁化困難軸方向の面
内保磁力ＨＣＨで除しｌこｆ＋　ｌ−Ｉ　ＣＦ　／　ｌ
−Ｉ　ＣＨである。又、上述のパーマ［１イ薄膜は、生
産面、得られる膜特性面等から各層は物理的堆積法によ
り形成された層であって、その低置方性層は酸素含有率
が１．０〜１０容ＬＯ％のＭ索Ｓ　１５不活性気体雰囲
気下で形成された層であり、その低保磁力層は酸素を含
まないか、含んだとしてもその含有率が０．５容品％以
下の低酸素含有不活性気体雰囲気下で形成された層であ
ることが好ましい。

以上の本発明において磁気記録層としては実施例のＣｏ
−Ｃｒ合金膜からなる垂直磁化層は勿論、Ｗ（タングス
テン）、ｌ’ａ（タンタル）笠の第３元素を添加したＧ
ｏ−Ｃｒ合金、その仙公知の垂直磁化層が適用できるこ
とは本発明の趣旨から明らかである。

以下、上述の本発明の詳細を実施例に基いて説明する。

なお、この発明の実施例は、対向ターゲット式スパッタ
法によりなされたものであるが、発明の趣旨からして、
明らかに他の方法、たとえば蒸着。

スパッタリング、インブレーティングなどのいわゆる物
理的堆積法（ＰＶＤ法）が適用できることは明らかであ
る。

なお、上述の対向ターゲット式スパッタ法は、特開昭５
７−１５８３８０号公報等で公知のスパッタ法で、一対
の対向配置されたターゲットの側方に基板を配し、ター
ゲット間に垂直方向にプラズマ捕捉用の磁界を印加して
スパッタし、基板上に膜を形成するスパッタ法を云う。

第１図は本発明の実施に用いた対向ターゲット式スパッ
タ装置の構造図である。

図から明らかな通り、本装置は前述の特開昭５７−１５
８３８０号公報で公知の対向ターゲット式スパッタ装置
と基本的に同じ構成となっている。

すなわら、図において１０は真空槽、２０は真空槽１０
を排気Ｊ−る真空ポンプ等からなる排気系、３０は真空
！ｒｉ１０内に所定のガスを導入して真空Ｐｉｉｏ内の
圧力を１０−１〜１０″４Ｔｏｒｒ程度の所定のガス圧
力に設定するガス導入系である。

そして、真空槽１０内には、図示の如く真空槽１０の銅
板７１．１２に絶縁部材１３．７４を介して固着された
ターゲットホルダー１５．１６により１対のターゲット
Ｔ＋　、Ｔｚが、そのスパッタされる而−ｒ　＋　ｓ　
。

Ｔ２Ｓを空間を隔てて平行に対面するように配設しであ
る。そして、ターグツｔ”Ｔ＋、Ｔｚを取着するターゲ
ットボルダ−１５，１６は、冷水パイプ１５１．１６１
を介して冷却水が循環し、ターゲットＴ１．丁２、永久
磁石１５２，１６２が冷却される。、磁石１５２．１６
２はターゲットＴ１．１−２を介してＮ（引。

Ｓ極が対向するように設けてあり、従って磁界はターゲ
ットＴ’１．Ｔ２に垂ｉな方向に、かつターゲット間の
みに形成される。なお、１７．１８は、絶縁部材１３．
１４及びターゲットホルダー１５．１６をスパッタリン
グ時のプラズマ粒子から保護するためとターゲット表面
以外の部分の責常放市を防止するためのシールドである
。

また、磁性薄膜が形成される基板４０を保持する基板保
持手段４１は、真空槽１σ内のターグツ（−丁ｔ。

Ｔｚの側方に設（］である。基板保持手段４１は、図示
省略した支持ブラケットにより夫々回転自在がつ互いに
軸平行に支持された繰り出しロール４１ａ。

支持ロール４１ｂ９巻取ロール４１ｃの３個の【コール
からなり、基板４０をターゲラ１〜Ｔ＋、−［２間の空
間に対向するようにスパッタ面ＴＩ９．１’７Ｓに対し
て略直角方向に保持するように配置しである。

従って基板４０は基板保持手段４１ｃによりスパッタ面
ＴＩＳ、Ｔ２Ｓに対して直角方向に移動可能である。な
お、支持ロール４１ｂはその表面濃度が調節可能となっ
ている。

一方、スパッタ電力を供給する直流電源からなる電力供
給手段５０はプラス側をアースに、マイナス側をターゲ
ットＴ＋　、Ｔ２に夫々接続する。従って電力供給手段
５０からのスパッタ電力は、アースをアノードとし、タ
ーゲットＴ＋　、Ｔ２をカソードとして、アノード、カ
ソード間に供給される。

なお、プレスパッタ時基板４０を保護するため、基板４
０とターゲットＴ＋　、Ｔ２との間に出入するシ１７ツ
ター（図示省略）が設けである。

以上の通り、前述の特開昭５７−１５８３８０号公報の
ものと基本的には同じ構成であり、公知の通り高速低温
スパックが可能となる。ずなわら、ターゲッｈＴ＋、Ｔ
２間の空間に、磁界の作用によりスパッタガスイオン。

スパッタにＪ、り放出されたγ電子等が束縛され高密度
プラズマが形成される。

従って、ターゲットＴ＋、丁２のスパッタが促進されて
前記空間より析出間が増大し、基板４０上への堆積速度
が増し高速度スパッタが出来る上、基板４０がターゲッ
トＴ＋　、Ｔ２の側方にあるので低温スパッタも出来る
。

なＪ′３、本発明の対向ターゲット式スパッタでムは、
前述の装置のものに限定される乙のでなく、前述の通り
一対の対向させたターゲラ１−の側方に基板を配し、タ
ーゲット間に垂直方向の磁界を印加してスパッタし、基
板上に膜を形成するスパッタ法を云う。従って、磁界発
生手段も永久磁石でなく、電磁石を用いても良い。また
、磁界もターゲット間の空間にγ電子等を閏じ込めるも
のであれば良く、従ってターゲット全面でなく、ターゲ
ラ１−周囲のみに発生さヒた場合ら含む。

次に上述の対向ターゲット式スパッタ装置により実施し
た本発明に係わる垂直磁気記録媒体の実施例を説明する
。

なＪ５、得られた合金膜の結晶構造は理学型ｔＦｉ製訂
数Ｘ線回析装置を用いて同定し、垂直配向性は六方最密
構造かつ（００２）面ビークのロッキングカーブを前記
Ｘ線回折装置で求め、その半値幅△θすで評価した。

膜厚及び組成については、螢光Ｘ線装置を用いて予め較
正した曲線から求めた。

媒体の磁気特性は撮動試料型磁力計で測定して求めた。

二層膜媒体の記録・再生特性は、前述の特公昭５ａ−ｆ
９１号公報等で公知のものと同様な垂直型磁気ヘッドを
用いて評価した。

［実施例および比較例］ 下記条件により基板上に種々のパーマロイ薄膜を作成し
、その保磁力及び磁気異方性を評価すると共に、人々の
パーマロイ薄膜上にＧｏ−Ｃｒからなる垂直磁化層を順
次形成して二層膜媒体を作成し、その再生特性を評価し
た。

Δ、装置条件 Δ−１，軟磁性層 ａ、ターゲットＴ＋　、Ｔ２材：１−１．Ｔ２２間。

−４ｗｔ％、　Ｎｉ　−７８ｗｔ％、　Ｆｃ　−１８ｗ
ｔ％のパーマロイ ｂ、基板４０：５０μ面厚のポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）フィルム Ｃ，ターゲットＴ＋、−ｒｚ間隔：１２０＃ｄ、ターゲ
ット表面の磁界：１００〜２００ガウスＣ，ターゲット
Ｔ＋、Ｔ２形状 ：　　１００ＩＮＲ１−Ｘ　　１５０ｍｍＷＸ１２ｍｊ
の矩形「、基板４０とターゲットＬ、−ｒ２端部の距離
：　２０゜ Ａ−２，Ｃ０−Ｃｒ垂直磁化層 ａ、ターゲット材：Ｔ１．Ｔ２共にＣｏ　　８０ｗｔ％
。

Ｃｒ−２０ｗｔ％の合金ターゲット ｂ、ターゲツｔ゛Ｔ＋、Ｔｚ間隔：１６０ｍＣ，ターゲ
ット表面の磁界：ｌＯＯ〜２００ガウスｄ、ターゲット
’ｒ＋　、Ｔ２形状 ：　　１００ｍＩＲＬ　Ｘ　１５０ｍＷ　Ｘ　１２ＮＲ
ｔの矩形ｅ、基板４０とターゲット−Ｉｔ　、Ｔ２端部
の距離：２０＃ Ｂ、操作手順 Ａ−１，△−２の条件のもとで順次次の如く行なった。

ａ、基板を設置侵、真空槽１０内を到達真空度が１　ｘ
　１０’　Ｔ　ｏｒｒ以下まで排気する。

ｂ、ガスを所定の圧力まで導入し、３〜５分間のプレス
パツタを行ない、シャッターを開き、基板４０を図示の
通りターゲットＴ＋、−ｒｚの対向方向に移送しつつ膜
形成を行なった。なお、スパッタ時のガス圧は４　ｘ　
１０’　Ｔ　ｏｒｒとした。

ガスはへ−１の場合Ａｒ　　（アルゴン）１００％およ
び０２　　（酸素）を０．１．　０，３．１．３゜５　
、１０．１５．２０容量％（以下゛％″と略記する）混
入したＡｒガスを用い、以下のように膜形成した。すな
わち、まず第１層の低異方性層を所定の雰囲気中で所定
の膜厚にフィルムを移送しつつ形成し、次いで、ガスを
１００％のＡｒガスに切換えてフィルムを逆り向に移送
しつつ第１層と同じ方法で第２層の低保磁力層を積層し
た。各層の膜厚はフィルム移送速度を変えることにより
調節した。なお、３種以上の膜を積層する場合にはかか
る方法を繰り返すことにより膜を形成すれば良い。

マｊｃ　Ａ−２（７）場合はＡ　ｒｌｏＯ％（３Ｎ）を
用いた。

Ｃ，スパッタ１１１投入電力はＡ−１，Ａ−２ともに３
ＫＷ′ｃ行なった。

Ｃ９実施結果 第２図に比較例のパーマロイ薄膜の特徴的’ｓ　ｔａ磁
化特性示す。基板の走行方向（ＭＤ力方向と基板の幅方
向（Ｔ　Ｉ）方向）それぞれの磁化特性が異なり、面内
で磁気異方性が生じでおり、ＭＤ力方向磁化容易軸、Ｔ
Ｄ方向は磁化困難軸であった。

なお、第２図でト（は印加磁界の強さを示し、Ｂは軟磁
性層の磁化を示す。

得られた各パーマロイ薄膜の面内保磁力の測定結果を表
−１に示づ。

本結果は比較例の単層膜及び前述の酸素を含む酸素雰囲
気下で形成した低異方性膜と含まない雰囲気で形成した
低保磁力膜とを積層した２層構成のパーマロイ薄膜の測
定結果である。各膜厚はトータルで０．４μｍになるよ
うに調節した。表−１【ユ保磁力の測定結果を示したも
ので、Ａ欄は酸素濃度（％）、ＢＩＩｇｌは酸素雰囲気
中で形成した低異方性膜の膜厚（μｍ）　、　Ｏｆ［ｌ
ＩＩは同一のサンプルの面内保磁力の測定方向でＥは磁
化容易軸方向、］］は磁化困難軸方向を示す。

従って、表中のＥ欄の数値は、Ａｌ１１１．　Ｂ欄で規
定されるサンプルの磁化容易軸方向の面内保磁力１−Ｉ
　ＣＥであり、（」欄のものは該サンプルの磁化困難軸
方向の面内保磁力ＨＣＨであり、単位（よ、エルステッ
ド（Ｏｅ）である。

又、垂直磁気記録媒体を得るために表−１の特性を有す
る各パーマロイ薄膜上にＡ−２の条件で形成されたＣ０
−０ｒ層からなる垂直磁化層の特性を表−２に示す。

表−１パーマロイ薄膜の面内保磁力 表−２垂直磁化層の特性 表−２において保磁力の垂百とは媒体膜面と垂直り向の
保磁力を、水平とは媒体膜面と平行方向の保磁力を示す
。なお、保磁力の測定は二に４　Ｉｔφ媒体の軟磁性層
を分離して行った。半値幅△θ切は、二層膜媒体のまま
測定した。

Ｄ、電磁変換特性 表−１の特性を有する各パーマロイ薄膜を軟磁性層とす
る前述の二層膜媒体について、第３図に示すように、Ｍ
Ｄｈ向、ＴＤ力方向長方形のサンプルを切り出して、記
録密度５０ＫＦＲＰＩにＪ′３いてそれぞれの再生出力
を測定して電磁変換特性を評価した。

表−３に測定結果を示す。

なお、電磁変換特性は記録時にはテープ走行を４．７５
ｃｎｉ／秒、再生時には９．５ｃｍ／秒で行なった。

又、表の数値は各測定値を適当なサンプルの測定値で除
した相対値で示しである。表のΔ欄、Ｂ欄は表−１と同
じでありＣ欄はサンプルの切り出し方向を示す。

又、表−４に各サンプルのＭＤ力方向ＴＤｈ向の出力比
を示す。

表−３二層媒体の再生出力 （注）＊印は規格化の基準測定値 表−４ＭＤ力方向ＴＤ力方向出力比 表−３の測定結果から明らかのＪ：うに、１１層のパー
マロイ薄膜を低保磁力層と低異方性層との２層構成にし
たものでは、比較例のｔｌｉ層のパーマロイ膜のらのに
比較し、非常に広範囲に要求特性を満足することがわか
る。ザなわら実用上必要と云われているモジュレーショ
ン５％以下を満犀するためには、ＭＤ力方向１”　Ｄ方
向の出力比が０．９０〜１．１０であることが必要であ
る。ところで表−３２表−４の結果から明らかのように
比較例の単層パーマロイ薄膜の二層媒体では、上記のし
ジコレーションの条ｒトを満たすものはその出力が規格
化の基準測定値に比しても０．５以下と大ｔＩＪに低下
する。これに対して本発明の多層膜パーマロイ簿膜の二
層媒体では、前記モジュレーションの条件を満足づる範
囲で、出力もそれ程低下しない領域が広範囲に存在する
ことがわかる。このように本発明によれば、出力を大巾
に低下させることなくモジコレ−ジョンを実用上支障な
いものと′　ツることができる。

特に表−１の結果から明らかの如く、多層膜パーンロイ
薄膜で、その全体の面内保磁力が磁化困難軸方向及び磁
化容易軸方向共に１．０〜１２．０Ｑ　ｅの範囲にある
ものは、二層媒体のモジコレ−シコンが５％以下で、出
力も基準ザンプルの１０％以上であり、実用上充分な性
能を有する点で好ましい。

又、表−１より上述の多層膜パーマロイ薄膜（ユ、酸素
含有率が１．０％以上の雰囲気で形成された低異方性層
と低保磁力層との組合せにより得られることがわかる。

なお、低保磁力層は、後述の通り、酸素含有率が０．５
％以下の雰囲気で形成されたものであれば十分である。

以上のように、低異方性層と低保磁力層との積層パーマ
ロイ薄膜とすることにより、二層媒体の特性が比較例に
比べて大巾に改良されることが判る。

このような積層の効果は２つあるいはそれ以」−の異る
雰囲気条件で作った膜の膜厚を適当に変えることによっ
て発現される。しかしながら酸素含有率が１０％より多
い酸素雰囲気中で作成したパーマロイ膜は、実際には反
応性スパッタとなりパーマロイの構成原子−鉄やニッケ
ルの酸化物を形成することになり、またスパッタリング
速度が遅くなるなど生産プロヒスの点からは好ましくな
い。

また積層づる薄膜の層数は３層以上でも本発明の目的を
達することはできるが、プロセスの１７！ｌｉさ、１ｑ
られる特性からいって２層で十分である。

２層にした場合には下層を酸素雰囲気中で形成した低異
方性層、上層を酸素を含まない雰囲気中で形成した低保
磁力層とすることがより好ましい。

これは、パーマロイ層の上にざらにＣｏ−Ｃｒを主体と
する垂直磁化層を形成した場合、ＧＯ−Ｃｒ膜はパーマ
ロイ層の結晶の影響をうけるため、境界はできるだけ結
晶性のすぐれたパーマロイ膜である方がよいことによる
。

さらに低保磁力層のパーマロイ層を形成する雰囲気は酸
素濃度が０．５％より少なければざしつがえない。いい
かえれば０．５％より少ない酸素雰囲気ではパーマロイ
膜の結晶性は実質的に損われず、酸素を含まない系で形
成した膜とほぼ同様の特性を示すことによる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いた対向ターゲット式スパッ
タ装置の説明図、第２図は磁気特性の説明図、第３図は
１ナンブル切り出しの説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非磁性の基板上にパーマロイ薄膜からなる軟磁性層
   と膜面に垂直方向の磁化容易軸を有する磁気記録層を有
   する垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性層のパーマ
   ロイ薄膜が、保磁力の小さい低保磁力層と面内磁気異方
   性の小さい低異方性層との積層膜からなることを特徴と
   する垂直磁気記録媒体。 ２、前記パーマロイ薄膜の面内保磁力が１．０〜１２．
   ０エルステッド（Ｏｃ）である特許請求の範囲第１項記
   載の垂直磁気記録媒体。 ３、前記低異方性層と低保磁力層は共に物理的堆積法に
   より形成された層であつて、低異方性層は酸素濃度が１
   ．０〜１０容量％の雰囲気下で形成された層であり、低
   保磁力層は酸素を含まないか、含んだとしてもその濃度
   が０．５容量％以下である雰囲気下で形成された層であ
   る特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載の垂直磁気
   記録媒体。 ４、前記パーマロイ薄膜の磁気記録層側の最外層が低保
   磁力層である特許請求の範囲第１項、第２項若しくは第
   ３項記載の垂直磁気記録媒体。 ５、前記パーマロイ薄膜がスパッタリング法により形成
   された特許請求の範囲第１項、第２項、第３項若しくは
   第４項記載の垂直磁気記録媒体。 ６、前記パーマロイ薄膜が対向ターゲット式スパッタ法
   により形成された特許請求の範囲第５項記載の垂直磁気
   記録媒体。